基于10 km弱耦合七芯光纤的信能共传技术

杨海林; 王珊; 彭迪; 张振荣; 向梦; 付松年; 李建平; 秦玉文

doi:10.12263/DZXB.20230084

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基于10 km弱耦合七芯光纤的信能共传技术

学术论文 | 更新时间：2025-12-08

- 基于10 km弱耦合七芯光纤的信能共传技术
- The Co-Transmission Technique of Signal and Power over 10 km Weakly-Coupled Seven-Core Fiber
- 电子学报 2024年52卷第8期页码：2557-2562
- 作者机构：
  
  1.广东工业大学信息工程学院先进光子技术研究院,广东广州 510006
  2.广东工业大学通感融合光子技术教育部重点实验室,广东广州 510006
  3.广西大学计算机与电子信息学院,广西南宁 530004
- 作者简介：
  
  [ "杨海林　男，1996年11月出生于广东省茂名市.现为广东工业大学信息工程学院先进光子技术研究院、通感融合光子技术教育部重点实验室博士研究生.主要研究方向为短距光互联和新型光纤.E-mail: 2111903129@mail2.gdut.edu.cn" ]
  [ "王珊　女，1995年8月出生于河南省濮阳市.现为广东工业大学信息工程学院先进光子技术研究院、通感融合光子技术教育部重点实验室博士研究生.主要研究方向为特种光纤和超快光纤激光器.E-mail: 1112203015@mail2.gdut.edu.cn" ]
  [ "彭迪　女，1988年11月出生于广东省韶关市.2017年博士毕业于电子科技大学.现为广东工业大学“青年百人计划”特聘副教授，硕士生导师.主持完成国家自然科学基金面上项目、青年项目；参与过国家重点研发计划项目、广东省重点领域研发计划项目等.发表SCI/EI学术论文30余篇，获国家发明专利授权9项.主要研究方向为微波光子技术在雷达和无线通信系统中的应用.E-mail: dipeng@gdut.edu.cn" ]
  [ "张振荣　男，1976年11月出生于湖南省祁阳市.2006年博士毕业于新加坡南洋理工大学.现为广西大学计算机与电子信息学院教授，博士生导师.主持完成国家自然科学基金项目，参与完成国家重点研发计划项目等.发表SCI/EI学术论文29余篇，获国家发明专利授权6项.主要研究方向为通信网络及光纤传感技术.E-mail: zzr76@gxu.edu.cn" ]
  [ "向梦　男，1987年5月出生于湖北省荆州市.2017年博士毕业于华中科技大学.现为广东工业大学“青年百人计划”特聘副教授，硕士生导师.近年来累计在光通信领域OE、OL、JLT等核心期刊上发表论文40篇，多次在国际/国内学术会议做特邀报告、口头报告.主要研究方向为高速相干光收发机、数据中心光互连系统与算法和机器学习智能光网络等.E-mail: meng.xiang@gdut.edu.cn" ]
  [ "付松年　男，1975年10月出生于云南省昆明市.2004年博士毕业于北京交通大学.现为广东工业大学“百人计划”特聘教授，博士生导师，国家杰青.主持完成国家重点研发计划项目、国家973项目、国家863项目、重大科学仪器设备研制专项课题、国家自然科学基金项目及教育部留学归国人员基金项目.以第一作者及通讯作者身份发表论文98篇，授权中国发明专利15项.主要研究方向为宽带光接入技术." ]
  [ "李建平　男，1982年4月出生于湖南省张家界市.2012年博士毕业于北京邮电大学.现为广东工业大学“百人计划”特聘教授，博士生导师，国家优青.长期从事高速光纤通信领域研究，主持完成多项国家和省部级科研项目，发表SCI论文80余篇，在国际国内做特邀报告10余次，授权发明专利10余项.E-mail: jianping@gdut.edu.cn" ]
  [ "秦玉文　男，1960年5月出生于河南省.1996年博士毕业于天津大学.现为广东工业大学“百人计划”特聘教授，博士生导师，先进光子技术研究院院长.主要从事光纤通信、光纤传感等方面的研究工作，主持完成国家重点研发计划项目、国家自然科学基金重点项目、广东省重大科技专项项目、“珠江人才计划”项目等，发表科研论文100余篇.E-mail: qinyw@gdut.edu.cn" ]
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金(62025502);粤桂联合基金重点项目(2021GXNSFDA076001)
- DOI：10.12263/DZXB.20230084
  中图分类号： TN929.11;
- 收稿：2023-02-01，
  
  修回：2024-02-21，
  
  纸质出版：2024-08-25
- 稿件说明：
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杨海林, 王珊, 彭迪, 等. 基于10 km弱耦合七芯光纤的信能共传技术[J]. 电子学报, 2024, 52(08): 2557-2562.

YANG Hai-lin, WANG Shan, PENG Di, et al. The Co-Transmission Technique of Signal and Power over 10 km Weakly-Coupled Seven-Core Fiber[J]. Acta Electronica Sinica, 2024, 52(08): 2557-2562.
杨海林, 王珊, 彭迪, 等. 基于10 km弱耦合七芯光纤的信能共传技术[J]. 电子学报, 2024, 52(08): 2557-2562. DOI：10.12263/DZXB.20230084

YANG Hai-lin, WANG Shan, PENG Di, et al. The Co-Transmission Technique of Signal and Power over 10 km Weakly-Coupled Seven-Core Fiber[J]. Acta Electronica Sinica, 2024, 52(08): 2557-2562. DOI：10.12263/DZXB.20230084

摘要

随着5G微基站建设密度急剧增加，因采用传统电缆供电方式，5G网络的建设成本和部署难度将大幅提升.光纤信能共传技术作为一种新型供电方式，利用光纤作为传输介质，实现1 064 nm能量光和1 550 nm信号光的共同传输，同时满足高速信号的5G前传和5G微基站的集中化能量管理.本文提出一种基于空分复用技术的光纤信能共传方案，基于10 km弱耦合七芯光纤实验实现了10 W能量光和1.5 Gbit/s速率5G新空口（New Radio，NR）信号光的共同传输，远端通过光电转换效率为35%的光伏电池获得了0.42 W的电功率，可驱动一个远端天线单元（Remote Antenna Unit，RAU），7 h连续监测接收能量光功率的波动范围小于0.4%.与此同时，接收到的5G NR信号误差向量幅度值（Error Vector Magnitude，EVM）仅为0.38%，创纪录地实现了6.3 W·（Gbit/s）·km电功率-容量-距离积.

Abstract

With the rapidly increase of the construction density of 5G micro base stations

the traditional cable power supply mode will greatly increase the construction cost and layout difficulty of 5G network. The co-transmission technique of signal and power over optical fiber as a new power supply mode

uses optical fiber as the transmission medium and co-transmits 1 064 nm energy light and 1 550 nm signal light

which can not only meet the high-speed 5G signal fronthaul

but also meet the centralized energy management of 5G micro base station. In this paper

a co-transmission scheme of signal and power over optical fiber based on space division multiplexing technology is proposed. 10 W energy light and 1.5 Gbit/s 5G new radio (NR) signal light are co-transmitted in the 10 km weakly-coupled seven-core fiber experiment. The 0.42 W electric power can be obtained by a photovoltaic converter with an optical-to-electrical conversion efficiency of 35%

which can drive a remote antenna unit (RAU). The fluctuation range of received optical power of energy light for 7 hours continuous monitoring is less than 0.4%. Meanwhile

the error vector amplitude value (EVM) of the received 5G NR signal is only 0.38%

achieving a record 6.3 W·（Gbit/s）·km electric power-capacity-distance product.

关键词

Keywords

references

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